進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在嫦娥探月工程的帶動(dòng)刺激下，各國(guó)深空探測(cè)的重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向月球，其中尤以月球南極最為引人注目，因?yàn)?strong>月球極區(qū)有兩大戰(zhàn)略資源：

首先是連續(xù)光照。月球極區(qū)與地球極區(qū)一樣都有極晝與極夜，極晝意味著探測(cè)器的太陽(yáng)能電池能接收到長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)光照，從而大幅延長(zhǎng)工作時(shí)間，而不用像玉兔二號(hào)那樣需要經(jīng)常面對(duì)月夜考驗(yàn)。月球極區(qū)還有高山地形，部分高地甚至在極夜時(shí)也有光照，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)全年光照時(shí)間。

再就是水資源。據(jù)嫦娥五號(hào)采集的月壤研究分析表明，月球的確有水，甚至是遍布月球全球。繞月衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)也表明，月球極區(qū)水資源更為豐富，因?yàn)槟抢镉袠O夜現(xiàn)象結(jié)合地形阻隔，存在永久陰影區(qū)，身處其中的水資源以冰的形式存在，而且相較于其它地區(qū)的水資源更易提取。

有了水，不僅可以解決航天員的生存生活用水，還可以制氧，甚至能用于制備氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)所需的推進(jìn)劑，是未來(lái)可持續(xù)低成本探測(cè)開(kāi)發(fā)月球的戰(zhàn)略資源。

之所以聚焦月球南極，而不是月球北極，是因?yàn)樵虑蚰蠘O水冰資源更為集中。

月球的南極（左）與北極（右）表面冰的分布，藍(lán)色代表冰的位置，畫(huà)面中的黑色陰影區(qū)溫度更低。

為了這兩大戰(zhàn)略資源，目前已經(jīng)有兩個(gè)人類(lèi)探測(cè)器在路上，一個(gè)是已經(jīng)進(jìn)入繞月軌道的印度月船三號(hào)探測(cè)器，另一個(gè)就是也已經(jīng)踏上奔月之旅的俄“月球-25”號(hào)探測(cè)器。

“月球-25”號(hào)探測(cè)器對(duì)于俄航天而言，至少有三大意義：

1.是俄立國(guó)三十二年來(lái)發(fā)射的第一個(gè)月球探測(cè)器；

2.是俄立國(guó)三十二年來(lái)成功發(fā)射的第一個(gè)深空探測(cè)器；

3.重啟了中斷將近半個(gè)世紀(jì)的“月球系列”探測(cè)器發(fā)射任務(wù)，有望恢復(fù)登月能力。

然而，作為世界級(jí)航天強(qiáng)國(guó)，俄“月球-25”號(hào)探測(cè)器并沒(méi)有表現(xiàn)出與其航天地位相稱的實(shí)力，在登月技術(shù)能力上不僅無(wú)法與嫦娥系列著陸器相比，甚至落后于印度月船三號(hào)，這個(gè)結(jié)論與大眾的普遍認(rèn)知是錯(cuò)位的，但這卻是現(xiàn)實(shí)。本篇文章就來(lái)扒一扒“月球-25”號(hào)探測(cè)器的老底……

晚月船三號(hào)半個(gè)多月發(fā)射的“月球-25”號(hào)，為什么能后發(fā)先至？

按照計(jì)劃，“月球-25”號(hào)登月時(shí)間將早于月船三號(hào)。這是因?yàn)閮商綔y(cè)器所走的軌道不同，“月球-25”號(hào)直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，省去了月船三號(hào)借助地球引力加速抬升軌道的步驟。

難道是因?yàn)榘l(fā)射“月球-25”號(hào)的火箭運(yùn)力更強(qiáng)？非也。

發(fā)射“月球-25”號(hào)的聯(lián)盟1.5b火箭的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力是2.35噸，而發(fā)射月船三號(hào)的LVM3-M4火箭的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力則是2.38噸，印度火箭的運(yùn)力甚至略優(yōu)于俄火箭。

月船三號(hào)之所以沒(méi)能直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，是因?yàn)樗袚?dān)的任務(wù)更多，導(dǎo)致探測(cè)器的重量更重，達(dá)到了3.9噸，超出了LVM3-M4火箭的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力。

換句話說(shuō)，如果用俄聯(lián)盟1.5b火箭發(fā)射印度月船三號(hào)，同樣無(wú)法直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。如果用印度LVM3-M4火箭發(fā)射俄“月球-25”號(hào)，也完全可以直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。

俄“月球-25”號(hào)只有一個(gè)著陸器，只能在月面進(jìn)行原位著陸探測(cè)，而月船三號(hào)除了可以進(jìn)行原位著陸探測(cè)，還攜帶有一輛月球車(chē)。為了讓月球車(chē)能夠駛離著陸器至月球表面，還需要配套的坡道轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，這些都是重量，僅依靠著陸器已經(jīng)無(wú)法保障，所以需要增配推進(jìn)艙，這才使得印度月船三號(hào)的重量飆升。

話說(shuō)，“月球-25”號(hào)也曾計(jì)劃搭載月球車(chē)，但是受限于預(yù)算問(wèn)題，最終沒(méi)能攜帶。

“月球-25”號(hào)能夠直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道是其后發(fā)先至的原因之一，另外一個(gè)原因是探測(cè)器在完成近月制動(dòng)后，可以直接進(jìn)入平均距離約100公里的繞月目標(biāo)軌道，無(wú)需像月船三號(hào)那樣，先進(jìn)入遠(yuǎn)月點(diǎn)較高的大橢圓軌道，然后再逐步降軌，這就要耽誤很多時(shí)間。

繞月軌道的差異，其實(shí)與能否直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道的原因一樣，都是因?yàn)樘綔y(cè)器重量不同，所配置動(dòng)力可提供的速度增量也不同導(dǎo)致。

難產(chǎn)十八年，“月球-25”號(hào)能否重塑俄航天往日雄風(fēng)？

延續(xù)月球系列命名規(guī)則的“月球-25”號(hào)也有著重振昔日航天雄風(fēng)的寓意，而上一個(gè)月球探測(cè)器“月球-24”號(hào)任務(wù)距離今時(shí)今日已經(jīng)過(guò)去了整整四十七年，而這早已是前朝往事。

雖然對(duì)比前朝，如今俄航天早已是物是人非，但“月球-25”號(hào)還是盡可能利用了所剩無(wú)幾的技術(shù)遺產(chǎn)，比如該著陸器配置了可在月夜期間供熱供電的同位素核電源，使其設(shè)計(jì)壽命將遠(yuǎn)超月船三號(hào)，再就是配置了可以挖取月壤的機(jī)械臂。

“月球-25”號(hào)與“月球-24”號(hào)之間有將近半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間鴻溝，意味著服務(wù)月球探測(cè)的配套產(chǎn)業(yè)鏈、人才隊(duì)伍、任務(wù)經(jīng)驗(yàn)的傳承等早已不復(fù)存在，想要重建又是何其艱難。在“月球-25”號(hào)之前，俄航天也曾發(fā)射過(guò)火星-96、福布斯-土壤兩個(gè)深空探測(cè)器，但其結(jié)局無(wú)一例外都是以再入地球大氣層的失敗結(jié)局告終。

再比如“月球-25”號(hào)，該項(xiàng)目早在2005年就已經(jīng)啟動(dòng)，在它難產(chǎn)的十八年當(dāng)中推遲發(fā)射次數(shù)都已經(jīng)多到數(shù)不過(guò)來(lái)。屢屢推遲的背后凸顯的是俄航天工業(yè)系統(tǒng)性缺陷，很多關(guān)鍵設(shè)備對(duì)外依存度過(guò)高，而無(wú)法自研自制。

關(guān)鍵裝備造不了，俄“月球-25”號(hào)只能盲降登月

發(fā)射質(zhì)量1.8噸的“月球-25”號(hào)探測(cè)器分為上下兩部分，上面是載荷儀器艙，太陽(yáng)能電池也在載荷儀器艙側(cè)壁布置，旨在適應(yīng)登陸月球高緯度區(qū)域太陽(yáng)高度角較小的光照接收條件，下半部分則是推進(jìn)艙，有四個(gè)外置的燃料貯箱。

蘇俄深空探測(cè)器大多數(shù)都是這種布局，這主要是因?yàn)樗麄冊(cè)谔綔y(cè)器減重工藝上有所欠缺，許多元器件無(wú)法實(shí)現(xiàn)小型化，但減重又是深空探測(cè)器的剛需，所以他們就只能在溫控措施的簡(jiǎn)化上想辦法減重。

整個(gè)探測(cè)器沒(méi)有復(fù)雜的流體回路溫控系統(tǒng)，燃料貯箱只有隔熱薄膜包覆，上半部分的載荷儀器艙也只是輔以散熱蜂窩面板，如此設(shè)計(jì)的可靠性通常是難以保障，這也是蘇俄深空探測(cè)器失敗率較高的原因之一。

緊貼燃料貯箱還配置有4條著陸腿，用以緩沖著陸沖擊能量，并支持著陸器的原位探測(cè)。

“月球-25”號(hào)的推進(jìn)艙主動(dòng)力是1臺(tái)4700N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)，推力變化區(qū)間是83%至100%，與印度月船三號(hào)的4臺(tái)800N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的變推區(qū)間類(lèi)似。與之對(duì)比，我嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)三個(gè)著陸器的主動(dòng)力是7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)，推力變化區(qū)間是16%至110%。

主動(dòng)力可承擔(dān)軌道控制、著陸下降減速任務(wù)，“月球-25”號(hào)由于變推能力有限，因此又增配了2臺(tái)600N小推力發(fā)動(dòng)機(jī)，可對(duì)探測(cè)器軌道進(jìn)行精準(zhǔn)微調(diào)，也是著陸下降末段的主要?jiǎng)恿Α３酥猓€有12臺(tái)用于姿態(tài)控制的小型發(fā)動(dòng)機(jī)。

待測(cè)控時(shí)間窗口、著陸區(qū)光照條件滿足需求后，“月球-25”號(hào)即可開(kāi)始登月行動(dòng)，首先它會(huì)從100公里圓軌道降軌至近月點(diǎn)18公里的橢圓軌道，并從此高度開(kāi)始下降登月。

與之對(duì)比，月船三號(hào)的登月起始點(diǎn)高度是30公里，嫦娥三號(hào)的登月起始點(diǎn)高度則是15公里，高度越高往往意味著登月行程越長(zhǎng)，這與主發(fā)動(dòng)機(jī)的減速能力直接相關(guān)，不論是“月球-25”號(hào)，還是月船三號(hào)，其主動(dòng)力都無(wú)法與我們的7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)相比，因此我們的登月起始點(diǎn)高度更低。

跨過(guò)登月起始點(diǎn)高度后，“月球-25”號(hào)就進(jìn)入到動(dòng)力減速段，這一階段主要通過(guò)主發(fā)動(dòng)機(jī)大幅消減飛行速度，同時(shí)高度也持續(xù)降低，到3公里高度時(shí)探測(cè)器進(jìn)入調(diào)整段，姿態(tài)逐漸轉(zhuǎn)為垂直下降，到700米高度時(shí)，反推動(dòng)力以最大推力工況運(yùn)行，距離月面僅20米時(shí)再以小推力工況運(yùn)行。

嫦娥系列著陸器在距離月面兩三米高度時(shí)，伽馬關(guān)機(jī)敏感器會(huì)向主發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞關(guān)機(jī)信號(hào)，最終著陸沖擊能量由著陸退吸收，提前關(guān)機(jī)是為了盡可能降低月塵帶來(lái)的干擾。

“月球-25”號(hào)只在著陸足墊配置接觸式傳感器，也就是說(shuō)該著陸器只能在接觸月面后才能關(guān)閉主發(fā)動(dòng)機(jī)，月塵干擾會(huì)更嚴(yán)重。

“月球-25”號(hào)整個(gè)登月過(guò)程，沒(méi)有懸停，與之對(duì)比，印度月船三號(hào)可以在距離月面約1300米高度懸停，我們的嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)皆可在距離月面百米高度懸停。

懸停是為了給識(shí)別著陸區(qū)障礙選定安全著陸點(diǎn)服務(wù)，“月球-25”號(hào)之所以沒(méi)有懸停，是因?yàn)樗静痪邆湔系K識(shí)別與選定安全著陸點(diǎn)的能力，這不是信口開(kāi)河，因?yàn)槎砜茖W(xué)院空間研究所的報(bào)道原文就是這樣寫(xiě)的：著陸器在著陸階段沒(méi)有主動(dòng)機(jī)動(dòng)系統(tǒng)。

這意味著什么？意味著俄“月球-25”號(hào)探測(cè)器要開(kāi)歷史倒車(chē)了。

回首20世紀(jì)，除了有宇航員參與駕駛的阿波羅登月計(jì)劃外，人類(lèi)發(fā)射的用于登月的無(wú)人著陸器均不具備在著陸末段的障礙識(shí)別與機(jī)動(dòng)規(guī)避功能，這些著陸器只能選擇大片開(kāi)闊平坦區(qū)域，沿著設(shè)計(jì)好的彈道落下去，沒(méi)有障礙識(shí)別與機(jī)動(dòng)規(guī)避功能，失敗率較高，這就是“盲降”。

“月球-25”號(hào)探測(cè)器就是選擇了一塊較大的開(kāi)闊平坦區(qū)域，俄科學(xué)院空間研究所官網(wǎng)原文就是這樣寫(xiě)的：著陸區(qū)必須相當(dāng)大，著陸橢圓是30公里X15公里，因?yàn)橹懫髟谥戨A段沒(méi)有主動(dòng)機(jī)動(dòng)系統(tǒng)。

舉一個(gè)通俗的例子，所謂盲降就好比，從A城市到B城市，飛機(jī)知道飛行航線，但是抵達(dá)B城市后找不到機(jī)場(chǎng)在哪里。

人類(lèi)無(wú)人探測(cè)器盲降月球的歷史是由我國(guó)嫦娥三號(hào)探測(cè)器終結(jié)，該探測(cè)器首創(chuàng)“粗避障+精避障的接力避障方案”，首先可以在千米級(jí)高度使用光學(xué)成像敏感器對(duì)較大的障礙物進(jìn)行機(jī)動(dòng)規(guī)避，然后月面百米高度懸停，識(shí)別著陸區(qū)更為精細(xì)的障礙地形，并選擇安全著陸點(diǎn)，然后機(jī)動(dòng)規(guī)避，最終確保高可靠的安全登月。

沒(méi)有障礙識(shí)別與機(jī)動(dòng)功能的俄“月球-25”號(hào)探測(cè)器意味著要重回20世紀(jì)盲降月球的老路。

為什么一定要有障礙識(shí)別與著陸末段的機(jī)動(dòng)功能？

即便現(xiàn)在人類(lèi)可以獲取高分辨率的月面照片，可以提前選取安全的著陸點(diǎn)，但是探測(cè)器在登月過(guò)程中，首先有軌道偏差，還有反推發(fā)動(dòng)機(jī)的推力偏差，所謂失之毫厘差之千里，這些偏差足以使得著陸器偏離提前選定的安全著陸點(diǎn)。

那么在陌生著陸點(diǎn)，又如何確保不落在深坑或巨石之上？因此，為了提高登月成功率，就必須有障礙識(shí)別與機(jī)動(dòng)規(guī)避功能，從這項(xiàng)核心功能來(lái)看，俄“月球-25”號(hào)落后于印度的月船三號(hào)。

月船三號(hào)的障礙識(shí)別與機(jī)動(dòng)規(guī)避能力雖然比不上嫦娥三號(hào)的粗避障+精避障的接力避障，但人家好歹還是有一雙能夠識(shí)別障礙物的眼睛，它可以在1300米高度懸停，利用光學(xué)成像敏感器識(shí)別較大的障礙物，并選出較為安全的著陸點(diǎn)。

為什么俄“月球-25”號(hào)不能具備障礙識(shí)別能力？事實(shí)上別說(shuō)是障礙識(shí)別，他們就連盲降登月資格的獲取都異常艱難。

原本“月球-25”號(hào)計(jì)劃搭載一款名為“COU”的光學(xué)相機(jī)，該載荷由歐空局負(fù)責(zé)提供，這臺(tái)相機(jī)具備對(duì)較大的障礙物進(jìn)行粗避障的能力，但后來(lái)由于眾所周知的戰(zhàn)爭(zhēng)因素，歐空局COU光學(xué)相機(jī)載荷撤出了俄“月球-25”號(hào)探測(cè)器項(xiàng)目，因此不再具備末段自主障礙識(shí)別與機(jī)動(dòng)能力。

早期“月球-25”號(hào)探測(cè)器宣傳視頻中，它是有末段障礙識(shí)別與機(jī)動(dòng)能力的，只不過(guò)，現(xiàn)在沒(méi)這功能了。

為什么說(shuō)“月球-25”號(hào)連盲降登月的資格都難獲得？因?yàn)榧幢闶敲そ翟虑颍残枰獪y(cè)速測(cè)距功能，以保證著陸器能夠沿著設(shè)計(jì)彈道飛向目標(biāo)區(qū)。俄自主研制的微波測(cè)距測(cè)速敏感器研制過(guò)程也是頗為坎坷，由于研制進(jìn)度無(wú)法保證，這才導(dǎo)致探測(cè)器發(fā)射時(shí)間屢屢推遲。

“月球-25”號(hào)探測(cè)器相較于印度月船三號(hào)，登月保障能力更差

主要體現(xiàn)在測(cè)距測(cè)速能力差異上，“月球-25”號(hào)探測(cè)器費(fèi)了九牛二虎之力也僅有微波測(cè)距測(cè)速功能，而印度月船三號(hào)則配置了激光測(cè)距、激光測(cè)速、微波測(cè)距、水平速度相機(jī)、位置檢測(cè)相機(jī)等一系列互為備份的傳感器，基于避障功能設(shè)計(jì)，后者還有著陸器危險(xiǎn)檢測(cè)和規(guī)避相機(jī)。

“月球-25”號(hào)探測(cè)器所表現(xiàn)出來(lái)的自力更生能力也弱于印度月船三號(hào)，因?yàn)樵缭谠麓?hào)前身月船二號(hào)任務(wù)階段，人家也曾經(jīng)計(jì)劃外購(gòu)激光測(cè)速敏感器，但由于買(mǎi)不到，轉(zhuǎn)而自研。雖然月船二號(hào)最終登月失敗，但激光測(cè)速敏感器全程工作正常，這臺(tái)載荷的研發(fā)依舊是成功的，而這也已經(jīng)是多年前的事。

盲降月球失敗率有多高？

以月球系列為例，總共進(jìn)行了11次月球采樣返回任務(wù)，僅3次成功，有5次失敗是運(yùn)載火箭故障，有2次失敗是未能實(shí)現(xiàn)軟著陸，有1次失敗是因?yàn)橹懞髢A覆，即便不計(jì)算運(yùn)載火箭故障的失敗次數(shù)，月球系列盲降月球的失敗率也有50%。

再以NASA的勘測(cè)者系列著陸器的盲降案例為例，該系列總計(jì)有7次任務(wù)，其中有2次失敗，失敗率約29%，其中勘測(cè)者3號(hào)還曾因?yàn)楦叻瓷渎蕩r石迷惑了測(cè)距敏感器，下降發(fā)動(dòng)機(jī)未能及時(shí)關(guān)閉，導(dǎo)致著陸器在月面發(fā)生了兩次彈跳，幸運(yùn)的是著陸器完好。

只能盲降月球的勘測(cè)者-3著陸器在著陸月面時(shí)有兩次彈跳，照片由阿波羅12號(hào)宇航員拍攝。

從LRO月球勘測(cè)軌道飛行器拍攝的“月球-24”號(hào)采樣返回探測(cè)器的著陸級(jí)遺址可以看到，其與一個(gè)直徑六十多米的撞擊坑邊緣僅有十幾米距離，從下面這張畫(huà)面中就不難理解，在沒(méi)有自主障礙識(shí)別與機(jī)動(dòng)規(guī)避能力情況下，為什么月球系列采樣返回任務(wù)有高達(dá)50%的失敗率（不計(jì)算運(yùn)載火箭故障情況下）：

盲降登月并非不能成功，其失敗率需要多次任務(wù)實(shí)施才能更直觀地顯現(xiàn)出來(lái)，因此，如今的俄“月球-25”號(hào)登月任務(wù)，仍然有成功概率。通過(guò)“月球系列無(wú)人采樣返回任務(wù)”與“勘測(cè)者系列著陸任務(wù)”對(duì)比可知，即便是盲降登月也有水平高低差異，后者的成功率就顯著高于前者，這還得看基本功是否扎實(shí)，比如測(cè)距測(cè)速敏感器的可靠性。以此為據(jù)，誕生于21世紀(jì)的“月球-25”號(hào)，即便采用盲降登月方案，其成功率高于以往也是情理之中。

無(wú)人探測(cè)器登陸地外天體的障礙識(shí)別與機(jī)動(dòng)能力的天花板是嫦娥系列著陸器

正如前文所述，嫦娥三號(hào)終結(jié)了人類(lèi)無(wú)人探測(cè)器盲降月球歷史，靠的就是粗避障+精避障的接力避障技術(shù)，粗避障可以使用光學(xué)成像敏感器在較高的高度對(duì)較大的障礙物進(jìn)行機(jī)動(dòng)規(guī)避，月船三號(hào)所具備的避障能力基本就等同于我們的粗避障。

嫦娥三號(hào)第一次避障（粗避障）光學(xué)成像敏感器拍攝的圖像，及選取的著陸點(diǎn)。

更為復(fù)雜的是精避障，說(shuō)到這還是先回到歐空局那臺(tái)撤出“月球-25”號(hào)探測(cè)器的COU光學(xué)相機(jī)，其最終目標(biāo)是要研制出精確智能著陸系統(tǒng)（PILOT），這是由著陸攝像頭、3D成像激光雷達(dá)、著陸處理單元組成的智能著陸系統(tǒng)，可以自主識(shí)別著陸障礙并選定安全著陸點(diǎn)，計(jì)劃到2025年研發(fā)成功，并用于NASA的阿爾忒彌斯計(jì)劃。

其中研發(fā)難點(diǎn)是3D成像激光雷達(dá)，有沒(méi)有覺(jué)得這臺(tái)載荷似曾相識(shí)？是的，其與我們嫦娥系列著陸器配置的激光三維成像敏感器是同類(lèi)載荷，這說(shuō)明什么？說(shuō)明西方世界夢(mèng)寐以求的登月裝備早在十年前我們就已經(jīng)研發(fā)成功，并通過(guò)嫦娥三號(hào)成功登月的實(shí)際飛行考驗(yàn)，而他們還在研發(fā)的路上。

截至目前，我國(guó)仍是全球唯一成功研發(fā)激光三維成像敏感器，并通過(guò)飛行任務(wù)考驗(yàn)的國(guó)家，NASA也早有計(jì)劃，但至今尚未成功。

激光三維成像敏感器結(jié)合激光測(cè)距敏感器可以在百米高度對(duì)著陸區(qū)進(jìn)行多波束快速立體成像，并將圖像數(shù)據(jù)信息進(jìn)行網(wǎng)格化處理，然后通過(guò)螺旋算法快速選定安全著陸點(diǎn)。此項(xiàng)技術(shù)不僅確保了嫦娥系列登月任務(wù)三戰(zhàn)三捷的100%成功率，而且也應(yīng)用于天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器的著陸平臺(tái)上，從而使得我們創(chuàng)造了一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)火星探測(cè)繞落巡這一史無(wú)前例的偉大成就。而我們并不會(huì)就此止步……

嫦娥系列著陸器基于激光測(cè)距敏感器與激光三維成像敏感器組合使用方案繪制著陸區(qū)高精度三維立體圖。

媒體宣傳“月船三號(hào)”與“月球-25”號(hào)都想拿下月球南極登陸任務(wù)世界第一的頭銜，他們?nèi)サ恼媸窃虑蚰蠘O嗎？

先來(lái)看這哥倆的登月位置：

月船三號(hào)首先預(yù)定著陸點(diǎn)：69.367°S, 32.348°E（曼齊努斯撞擊坑和辛佩留斯撞擊坑之間）；

“月球-25”號(hào)首選預(yù)定著陸點(diǎn)：69.5°S，43.5°E（博古斯拉夫斯基撞擊坑以北）。

如果參照地球極區(qū)緯度劃分，這兩個(gè)坐標(biāo)位置可以算南極，但還是要強(qiáng)調(diào)一下，月球不是地球，如果硬是拿地球的標(biāo)準(zhǔn)套用月球，這無(wú)異于“刻舟求劍”。

根據(jù)月球黃道面與白道面夾角計(jì)算，月球的極區(qū)劃分緯度是南北緯86°，顯然他們所登陸的位置均不是月球南極區(qū)域。

圖中紅框內(nèi)才是有極晝極夜現(xiàn)象的月球南極，而月船三號(hào)與“月球-25”號(hào)的著陸點(diǎn)甚至無(wú)法在此圖中標(biāo)示，因?yàn)樗麄兊牡顷扅c(diǎn)緯度均沒(méi)有高于南緯70°。

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，印度空間研究組織是務(wù)實(shí)的，人家其實(shí)在任務(wù)介紹中已經(jīng)明明白白地說(shuō)了是“近極區(qū)”，而非真正的極區(qū)。

人類(lèi)的月球南極探測(cè)還得看“嫦娥七號(hào)”

在嫦娥探月工程的刺激下，立志登月的國(guó)家有很多，想要去月球南極的也很多，然而月球南極正如月球背面一樣，并不是想去就能去，其中的一個(gè)重大技術(shù)瓶頸就是通信。

想在月球背面部署探測(cè)器沒(méi)有中繼衛(wèi)星是不可能的，正如鵲橋號(hào)中繼衛(wèi)星之于嫦娥四號(hào)。同理，如果沒(méi)有中繼衛(wèi)星，著陸月球真正的南極也是難上加難。

以印度月船三號(hào)為例，雖然登陸的并非是月球南極區(qū)域，但也是高緯度區(qū)域，它還是拓展了推進(jìn)艙的中繼通信功能，但是推進(jìn)艙的軌道周期短，對(duì)著陸器的中繼通信支持是非常有限的，因?yàn)橥七M(jìn)艙過(guò)頂中繼通信的時(shí)間太短。

再看，俄“月球-25”號(hào)，登陸位置的緯度還比月船三號(hào)略高，為什么它不用中繼衛(wèi)星？這是因?yàn)?strong>月球的天平動(dòng)現(xiàn)象，使得月球高緯度區(qū)域在一定時(shí)間內(nèi)可以對(duì)地球可見(jiàn)，但即便可見(jiàn)也會(huì)受地形阻擋而中斷通信，所以“月球-25”號(hào)在沒(méi)有中繼衛(wèi)星支持下，即便成功登月，即便有核電源支持，其工作效率也會(huì)很低。

因?yàn)樵虑蛱炱絼?dòng)現(xiàn)象的存在，人類(lèi)在地球上能觀測(cè)到59%的月面，而不僅僅是月球正面。

除我國(guó)以外，經(jīng)過(guò)梳理其它各國(guó)月球南極登陸探測(cè)規(guī)劃可知，只有NASA的商業(yè)月球有效載荷計(jì)劃中的馬斯騰任務(wù)一、直覺(jué)機(jī)器公司任務(wù)二兩個(gè)無(wú)人著陸器的預(yù)選著陸區(qū)位于月球南緯86°以南地區(qū)，再有就是旨在載人重返月球計(jì)劃的阿爾忒彌斯三號(hào)任務(wù)。

美國(guó)直覺(jué)機(jī)器公司新星-C著陸器計(jì)劃使用嫦娥三號(hào)同類(lèi)型避障設(shè)備：激光三維成像敏感器。

NASA的兩個(gè)計(jì)劃著陸月球南極的無(wú)人著陸器大概率要推遲發(fā)射，而且其著陸器設(shè)計(jì)壽命均只有十幾天，為什么這么短？不是說(shuō)月球南極有連續(xù)光照嗎？難道是因?yàn)闆](méi)電？

此時(shí)限制他們?cè)O(shè)計(jì)壽命的因素就不再是能源，而主要是通信，這些著陸器均沒(méi)有中繼衛(wèi)星支持，所依賴的是月球天平動(dòng)現(xiàn)象導(dǎo)致的月球南極對(duì)地球可見(jiàn)，此時(shí)不需要中繼衛(wèi)星也可通信，但時(shí)間周期很短，每個(gè)月中只有半個(gè)月對(duì)地球可見(jiàn)，而且對(duì)地通信高度角不得超過(guò)6.5°，這就是為什么NASA兩個(gè)月球南極著陸探測(cè)器的設(shè)計(jì)壽命僅有十幾天的原因。

至于阿爾忒彌斯三號(hào)載人登月任務(wù)，看看星艦的命運(yùn)多舛就知道他們計(jì)劃2025年載人重返月球有多么不靠譜。

滿世界找月球南極登陸任務(wù)，轉(zhuǎn)了一圈還得看我們的嫦娥七號(hào)

再過(guò)幾個(gè)月，服務(wù)嫦娥七號(hào)月球南極探測(cè)的鵲橋二號(hào)中繼衛(wèi)星就將發(fā)射，該衛(wèi)星將運(yùn)行在一條大橢圓凍結(jié)軌道上，在這條軌道上基本不需要軌道維持，燃料消耗極少，因此設(shè)計(jì)壽命可以長(zhǎng)達(dá)八至十年。

大橢圓凍結(jié)軌道的遠(yuǎn)月點(diǎn)剛好在月球南極一側(cè)，確保中繼星在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)高懸在月球南極上空，不僅通信時(shí)長(zhǎng)更長(zhǎng)，而且鵲橋二號(hào)可以同時(shí)服務(wù)十個(gè)探測(cè)器的地月中繼通信，不僅能服務(wù)多器組合的嫦娥七號(hào)，也可以滿足月面科研站的中繼通信需求。

鵲橋二號(hào)原本是嫦娥七號(hào)的組成部分，但是考慮到軌道機(jī)動(dòng)，以及服務(wù)嫦娥六號(hào)月球背面采樣返回任務(wù)，所以讓鵲橋二號(hào)單獨(dú)先期發(fā)射。

嫦娥七號(hào)預(yù)計(jì)將于2026年發(fā)射，其首選著陸點(diǎn)是沙克爾頓撞擊坑周?chē)唧w坐標(biāo)是88.8°S, 123.4°E，緯度高于86°S，這是正經(jīng)八百的月球南極區(qū)域，此區(qū)域有眾多的連續(xù)光照區(qū)與富含水冰資源的永久陰影區(qū)。

紅圈內(nèi)是有極晝極夜現(xiàn)象的月球南極，藍(lán)框內(nèi)是嫦娥七號(hào)首選著陸區(qū)。

嫦娥七號(hào)是一個(gè)由推進(jìn)艙、著陸器、月球車(chē)、飛躍探測(cè)器組成的多器聯(lián)合的大規(guī)模探測(cè)器。

著陸器攜帶月球車(chē)、飛躍探測(cè)器一道登月，為了登陸月球南極復(fù)雜地形，同時(shí)為后續(xù)月面科研站的多器月面集中部署任務(wù)探路，嫦娥七號(hào)著陸器將在嫦娥三、四、五號(hào)高可靠高安全登月技術(shù)基礎(chǔ)上再進(jìn)一步，攻克月面定點(diǎn)著陸技術(shù)，具備指哪落哪的能力。

定點(diǎn)著陸有兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑，一種是上圖展示的基于無(wú)線電信標(biāo)導(dǎo)航的方式，另一種則是基于地形相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)，嫦娥七號(hào)登陸月球南極時(shí)月面并沒(méi)有無(wú)線電信標(biāo)，因此可以推測(cè)，它將采用地形相當(dāng)導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)月面定點(diǎn)著陸技術(shù)的突破。兩種技術(shù)都是月面科研站建設(shè)的需求，我們都會(huì)擁有。

月球車(chē)預(yù)計(jì)將被命名為玉兔三號(hào)，飛躍探測(cè)器可視作能反復(fù)起飛著陸可飛行移動(dòng)的著陸器，它能夠從月面起飛直接飛入永久陰影區(qū)原位探測(cè)水冰資源，獲取水冰資源存在與否的直接證據(jù)。

嫦娥七號(hào)的亮點(diǎn)有很多，通過(guò)看其各器搭載的科學(xué)載荷就可感知它的能力之強(qiáng)：

推進(jìn)艙：高分辨率立體相機(jī)、月球微波成像雷達(dá)、寬譜段紅外光譜成像分析儀、月球中子伽馬譜儀、環(huán)月磁強(qiáng)計(jì)

著陸器：月壤揮發(fā)分測(cè)量?jī)x、月表環(huán)境探測(cè)系統(tǒng)、極紫外相機(jī)、月震儀

玉兔三號(hào)月球車(chē)：拉曼光譜儀、測(cè)月雷達(dá)、月表磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x

飛躍器：月壤水分子分析儀

還有“月壤侵徹式勘察器”等特色功能載荷。

受限于篇幅，僅以推進(jìn)艙攜帶的高分辨率立體相機(jī)為例，據(jù)競(jìng)爭(zhēng)擇優(yōu)載荷功能指標(biāo)要求披露，該載荷要求在100公里高度對(duì)月面全色成像分辨率達(dá)到0.5米，且成像幅寬要大于等于18公里，這意味著在成像分辨率與NASA的LRO月球軌道勘測(cè)飛行器的窄視場(chǎng)相機(jī)一致條件下，我們的成像幅寬將是他們的三倍以上，這意味著我們將在更短的周期內(nèi)獲取更多的月面高分辨率成像數(shù)據(jù)。要知道，這還只是競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)要求，實(shí)際勝出的載荷能力也肯定會(huì)更優(yōu)。

如果說(shuō)天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器是探月工程繞落回三步走技術(shù)成果在火星探測(cè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化，那么嫦娥七號(hào)就將是我國(guó)月球探測(cè)繼往開(kāi)來(lái)的新一代國(guó)之重器，后續(xù)還將有嫦娥八號(hào)探測(cè)器降落在不同地點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)，我們還將打造由我國(guó)主導(dǎo)的國(guó)際月面科研站，毫無(wú)疑問(wèn)我們已經(jīng)進(jìn)入世界航天第一梯隊(duì)，并且在不遠(yuǎn)的將來(lái)也完全有能力居于世界航天第一梯隊(duì)的最前列。

沒(méi)有誰(shuí)可以隨隨便便成功，我國(guó)探月工程也是一步一個(gè)腳印走到現(xiàn)在，早年嫦娥一號(hào)任務(wù)時(shí)，探測(cè)器的國(guó)產(chǎn)化率也只是略微高出80%，我們衷心祝愿俄“月球-25”號(hào)探測(cè)器能夠收獲成功，畢竟他們也是我們國(guó)際月面科研站的重要成員，只要他們能夠堅(jiān)守可持續(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略，打好基礎(chǔ)，相信有一天他們也可以像我們一樣，進(jìn)入探月自由王國(guó)的境界。